试验二土粒比重孔隙比孔隙率及饱和度试验
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正修科技大學
土壤力學試驗
試驗二 土粒比重、孔隙比、孔隙率及飽和度試驗
摘要
本試驗是測定土壤之土粒比重、孔隙比、孔隙率及飽和度，並依照ASTMD854-92規範來進行試驗，土樣仍取用液性限度儀旁的土壤，求土壤之土粒比重Gs，並用試驗一土壤之濕單位重γm、含水量w以及乾單位重γd三個參數，來計算孔隙比e、孔隙率n以及飽和度S，所有的試驗過程，且由試驗結果的數據，可提供土壤之一般參數，作為工程應用參考數據。
試驗結果
平均土粒比重Gs＝2.62
平均土粒孔隙比e＝0.62
平均土粒孔隙率n＝38.39％
平均土粒飽和度S＝73.60％
班級：四土三甲
組別：第七組
姓名 :李岳昇
學號：49502102
授課教師：楊全成
試驗日期：97/03/12
成績：
一、試驗目的
預求土壤之土粒比重Gs，並配合試驗一土壤之濕單位重γm、含水量w及乾單位重γd三個參數，以計算孔隙比e、孔隙率n及飽和度S。提供土壤之一般參數，作為工程應用參考之依據。
二、試驗說明
基本定義：
(1)土粒比重(Specific Gravity of Solid Matter)Gs
土粒之單位重(γs)與4℃水之單位重(γw)比值稱為土粒比重。(一般約2.5～2.7)
sssswwG= =G(4C)
其中 γw(4℃) = 1.00 g/cm3 = 1.00 t/m3 = 1000 kg/m3= 9.8 KN/m3 = 62.4
lt/ft3
土粒之比重用試驗方法直接求出之公式：
ssws21WG=G W+W-W
其中 Ws = 乾土重。
W1 = 比重瓶＋乾土＋水重。
W2 = 比重瓶＋水重。
Gw = 溫度T℃蒸餾水比重。如表2－1所示。
表2-1 水之單位重與溫度之關係
溫度(℃) 水之單位重(g/cm3) 校正因素K
18 0.9986244 1.004 19 0.9984347
1.002
20 0.9982343
1.000
21 0.9980233
0.9998
22 0.9978019 0.9996
23 0.9975702 0.9993
24 0.9973286 0.9991
25 0.9970770 0.9989
26 0.9968156 0.9986
27 0.9965451 0.9983
28 0.9962652 0.9980
29 0.9959761 0.9977
30 0.9956780 0.9974
(2)孔隙比(Void ratio)e
土壤內孔隙體積(Vv)與土粒體積(Vs)之比值稱為孔隙比，通常以百分比表示之。
vsVe=100%Vne=1-n
(3)孔隙率(Porosity)n
土壤內所含孔隙之體積(Vv)與土壤之總體積(V)比值稱為孔隙率，通常以百分比表示之。(0%≦n≦100%)
vVn=100%Ven=1+e
(4)飽和度(Degree of Saturation)S
土壤內所含水之體積(Vw)與孔隙之體積(Vv)比值稱為飽和度，通常以百分比表示之。(0%≦S≦100%)
wvsVS=100%VGwS=e
三、試驗儀器
(1)磅秤或電子秤：因未滿200克故應使用靈敏度0.01克之天平。
(2)酒精燈。
(3)三腳架。 (4)石綿網。
(5)有塞比重瓶，50cm3及100cm3兩種：適合土粒小於#4以下者，瓶塞中央穿孔以利空氣與水之排出，50cm3比重瓶取土樣10克，100cm3比重瓶取樣25克。
(6)水。
(7)恆溫水槽。
四、試驗步驟
一開始先稱乾土重為Ws，然後將乾土放置入比重瓶加水加滿後放入恆溫水槽計算10分鐘，水槽內的溫度為T℃，然後將比重瓶取出拿到磅秤去秤得重量為W2，然後在放到石棉心網上用酒精燈煮沸10分鐘以上，煮沸後將比重瓶拿起在加水使比重瓶那的水量全滿，在稱其重量為W1。試驗結束在查表求出溫度T蒸餾水比重，Gw，則土粒之比重，Gs=〔Ws/(Ws＋W2－W1)〕×Gw，由公式求出孔隙比，e=〔(Gsγw )/γd〕－1由公式求出孔隙率，n= e/(1＋e)，由公式求出飽和度，S= (Gs w)/e。
試驗結果:
試驗2-1
試 樣 編 號 No.1 No.2 No.3
乾土重，Ws (g) 25.04 25.14 25.16
試驗時蒸餾水溫度，T (℃) 27 27 27
比重瓶＋乾土＋水重，W1 (g) 97.06 111.09 99.81
比重瓶＋水重，W2 (g) 81.41 95.70 84.22
溫度T蒸餾水比重，Gw 0.9965451 0.9965451 0.9965451
土粒之比重，Gs=〔Ws/(Ws＋W2－W1)〕×Gw 2.66 2.57 2.62
平均土粒比重，Gs = 2.62
試驗2-2
試 樣 編 號 No.1
乾土重，Ws (g)
25.04
試驗時蒸餾水溫度，T
(℃) 27
比重瓶＋乾土＋水重，W1
(g) 97.06
比重瓶＋水重，W2 (g) 81.41
溫度T蒸餾水比重，Gw 0.9965451
土粒之比重，Gs=〔Ws/(Ws+W2-W1)〕×Gw 2.62
孔隙比，e=(Gsγw)/γd〕－1 0.62
孔隙率，n=e/(1＋e) ×100% (%) 38.39
飽和度，S = (Gs w) / e×100 % (%) 73.60
七、問題與討論
1.如何取得原狀土樣?又如何得知濕土單位重?
Ans：(1)原狀土樣一般係於鑽探時用薄壁鋼管取出者，亦可用取樣木箱，於工地開挖試坑而取得，但因是學校試驗課，故用人工拌合以薄管當試模製作土樣。
(2)土壤之總重量(W)與土壤之總體積(V)比值稱為容積單位重，即總單位體積重，簡稱總單位重，一般常稱濕(土)單位重。其公式為：γm=W/V。
2.試寫出土粒比重試驗公式，並說明如何得各參數內容?
答：
土粒之單位重（γs）與4℃水之單位比重（γw）比值稱為土粒比重。
（一般約為2.45~2.85）
sssswwG= =G(4C)
其中γw（4℃）=1.00g/cm3=1.00t/m3=1000 ㎏/m3=9.8KN/m3=62.4lt/ft3
土粒之比重用試驗方法直接求出之公式：
ssws21WG=G W+W-W
其中
WS=乾土重，（烘乾試體土樣，將試驗土樣放入烘箱烘乾，待冷卻時再秤其重量）
W1=比重瓶＋乾土＋水重，（比重瓶＋乾土＋半滿水，煮沸十分鐘，加滿水冷卻
至T℃蓋上蓋子，稱比重瓶＋乾土＋水重W1）
W2=比重瓶＋水重，（比重瓶加滿水總重於T℃蓋上蓋子，擦乾比重瓶，稱其比重瓶加滿水總重W2）
Gw=溫度T℃蒸餾水比重，如下表所示
表2-1 水之單位重與溫度之關係
溫度(℃) 水之單位重(g/cm3) 校正因素K
18 0.9986244 1.004
19 0.9984347 1.002
20 0.9982343 1.000
21 0.9980233 0.9998
22 0.9978019 0.9996
23 0.9975702 0.9993
24 0.9973286 0.9991
25 0.9970770 0.9989
26 0.9968156 0.9986
27 0.9965451 0.9983
28 0.9962652 0.9980
29 0.9959761 0.9977
30 0.9956780 0.9974
八、心得
這次的試驗有些微的麻煩。因為當所有試體都弄好的時候，在酒精燈煮的時候，可能會使試體因煮沸而水和試體都溢出來。溢出來的試驗就要從做。所以一開始水量的掌握和酒精燈的火燄大小要弄的非常的小心，不然可能因為一下子的沒注意，而使得整組的試驗都要從來。
